Matema&ikkaa kemisteille - kertaus
|
|
- Mikael Karvonen
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Matema&ikkaa kemisteille - kertaus Näiden kalvojen tarkoituksena on kerrata kurssin tärkeimmät sisällöt Joitakin asioita myös hieman syvennetään/ täsmennetään loppukurssilla opi<ujen työkalujen avulla. Lisäksi käydään läpi muutamia lisäesimerkkejä asioista joiden luentokäsi<ely jäi ohueksi. Kertauskalvoja voi käy<ää esimerkiksi ten@in valmistautuessa osaatko kaikki tässä luetellut asiat?
2 Perusteet Suureet, etulii<eet, SI- järjestelmä, merkinnät Laskujärjestys, laskusäännöt Pyöristys ja merkitsevät numerot Pyöristä aina lopputulos, älä pyöristä välituloksia! Pyöristys on tavallaan virheenarvoin&a; tulosta ilmoi<aessa ei pidä antaa väärää kuvaa virheiden suuruuksista. Helpoissa tapauksissa pyöristykseen löytyy nyrkkisääntöjä: Kerto- ja jakolaskussa pyöristä sen luvun mukaan jossa on vähiten merkitseviä numeroita; yhteenlaskussa sen mukaan, jossa on vähiten desimaalipilkun jälkeisiä numeroita Hankalammissa laskuissa virheen arvoin&in löytyy omat kaavansa, esim. maksimi- tai keskivirheen kaavat.
3 Alkeisfunk&ot Peruskäsi<eet funk&oista: arvojoukko, määri<elyjoukko, graafinen esitys Polynomifunk&ot Yhtälöryhmän ratkaiseminen 2. asteen yhtälön ratkaisukaavan käy<ö Algebran juuriteoreema Polynomiyhtälöt ph laskuissa Eksponen& ja logaritmit ja niiden laskusäännöt
4 ja logaritmien a 0 = 1 a - m =1/a m (ab) r = a r b r (a/b) r = a r /b r a r a s = a r+s a r /a s = a r- s (a r ) s = a rs log a (xy) = log a (x) + log a (y) log a (x/y) = log a (x) - log a (y) log a (x n ) = n log a (x) laskusäännöt
5 Esimerkki: yhtälöryhmät spektroskopiassa Kemian sovelluksissa mitataan usein liuosten absorbansseja eri aallonpituusalueilla. Beerin lain mukaan aineen absorbanssi A aallonpituudella λ on: A(λ) = ε(λ)bc, missä ε(λ) on kyseessä olevasta aineesta riippuva absorbanssikerroin kyseisellä aallonpituudella, b on kyve&n leveys ja c aineen pitoisuus. Jos kyseessä on usean aineen seos, voidaan absorbanssi kirjoi<aa eri aineiden absorbanssien summana: A(λ) = ε 1 (λ)bc 1 +ε 2 (λ)bc , missä aineen 1 absorbanssi on ε 1 (λ) ja konsentraa&o c 1 (jne).
6 Esimerkki: yhtälöryhmät spektroskopiassa Absorbanssimi<austen yhteydessä esiintyy monia erilaisia yhtälöryhmien ratkaisuongelmia. Esimerkiksi: Tapaus 1. Tunnetaan konsentraa,ot c 1, c 2... mu<a ei absorbanssikertoimia ε 1, ε 2... Tällöin voidaan mitata absorbanssi &etyllä aallonpituudella usealle eri seokselle (= eri konsentraa&olle) ja määri<ää tästä absorbanssikertoimet. Tapaus 2: Tunnetaan absorbanssit ε 1, ε 2... mu<a ei konsentraa&oita c 1, c 2... Konsentraa&ot voidaan selvi<ää mi<aamalla samalle seokselle absorbanssit eri aallonpituuksilla (ole<aen e<ä ε 1 (λ) ja ε 2 (λ) funk&ot ovat erilaisia). Kaikissa näissä tapauksissa tarvitaan lähtökohtaises& (vähintään) yhtä monta yhtälöä (= eri mi<austa) kuin selvite<ävää muu<ujaa.
7 Esimerkki. Olkoon aineen 1 absorbanssi: 3000 M - 1 cm - 1 aallonpituudella 280 nm, ja 9500 M - 1 cm - 1. aallonpituudella 350 nm. (M = mol/l) Olkoon aineen 2 absorbanssi: 5000 M - 1 cm - 1 aallonpituudella 280 nm ja M - 1 cm - 1 aallonpituudella 350 nm. Näytekyve&n leveyden (b) ollessa 10 cm mita@in molempia aineita sisältävästä seoksesta seuraavat absorbanssit: 0,846 aallonpituudella 280 nm, ja 2,104 aallonpituudella 350 nm. Laske aineiden pitoisuudet. Ratkaisu: ilmaistaan absorbanssi kullakin aallonpituudella Beerin lain avulla. A 280nm = ε 1,280nm bc 1 +ε 2,280nm bc 2 = 0,846 A 350nm = ε 1,350nm bc 1 +ε 2,350nm bc 2 = 2,104 Sijoitetaan seuraavaksi tunnetut arvot (ε kertoimet ja b)
8 3000M 1 cm 1 10cm c M 1 cm 1 10cm c 2 = 0, M 1 cm 1 10cm c M 1 cm 1 10cm c 2 = 2,104 sievennetään hieman: 30000M 1 c M 1 c 2 = 0, M 1 c M 1 c 2 = 2,104 Tämä on siis ratkaistava yhtälöryhmä. Voidaan käy<ää joko vähennyslaskumenetelmää (esim. kerrotaan yhtälö 1 tekijällä 95000/30000 ja vähennetään sen jälkeen toisistaan), tai sijoitusmenetelmää. Käytetään tässä jälkimmäistä, ja saadaan esim. yhtälöstä 1: 30000M -1 c 1 = 0, M -1 c 2 c 1 = M 1, 6667c 2
9 Sijoitetaan tämä yhtälöön 2: 95000M 1 (0, M 1, 6667c 2 ) M 1 c 2 = , M 1 c M 1 c 2 = 2, M 1 c 2 = 0, 575 c 2 = 0, mol/l Ja c 1 saadaan esim. edellä lasketusta: c 1 = 0, M 1, 6667c 2 = 0, mol/l
10 Trigonometriset funk&ot Määritelmät (suorakulmainen kolmio & yksikköympyrät) Jaksollisuus ja sen huomioiminen trigonometrisia yhtälöitä ratkaistaessa Yhtälöiden ratkaisu käänteisfunk&oita käy<äen määritelmät ja käy<ö Erilaisten trigonometristen muunnoskaavojen käy<ö ja soveltaminen (ei ulkoa ope<elu)
11 Derivaa<a Määritelmä, graafinen tulkinta Alkeisfunk&oiden derivaatat Yhdistetyn funk&on derivaa<a D x f(g(x)) = df(u) dg(x) du u=g(x) dx Tai toisella tavalla ilmaistuna ("ketjutussääntö"): Minimi- ja maksimikoh&en löytäminen df(g(x)) dx = df dg dg dx
12 Esimerkki: funk&on ääriarvot Löydä funk&on f(r) = (r 2 8r+15)e - r minimi- ja maksimikohdat kun 0 < r <. Ratkaisu: ääriarvot löytyvät derivaatan nollakohdista. Lasketaan derivaa<a ja asetetaan se nollaksi: f '(r) = D r (r 2 8r +15) e r + (r 2 8r +15) D r (e r ) = (2r 8) e r (r 2 8r +15) e r = ( r 2 +10r 23) e r = 0 Tulo on nolla, kun jokin sen tekijöistä on nolla. e - r on aina nollaa suurempi kun 0 < r <, joten nollakohta voi löytyä vain kohdista, joissa r r 23 = 0.
13 Toisen asteen yhtälön ratkaisukaavalla: r = -10 ± = = 5 2 r = 5 2,5 + 2 { } { } 3.59,6.41 Derivaatan nollakoh&en luonne selviää joko laskemalla toisen derivaatan arvo nollakohdissa (posi&ivinen arvo vastaa minimiä, nega&ivinen maksimia) tai tekemällä etumerkkitaulukko: f'(r) r=3.59 r=6.41
14 Saadaan siis tulos: minimi kohdassa r = 5 2, maksimi kohdassa r = Funk&on arvot minimi- ja maksimikohdissa ovat vastaavas& 0,0023 ja 0,0079 f(r)
15 Operaa<orit Operaa<orin käsite Ominaisarvoyhtälö Ominaisfunk&ot ja ominaisarvot; niiden laskeminen yksinkertaisissa tapauksissa Esim "onko cos(nx) operaa<orin k d 2 /dx 2 ominaisfunk&o? Jos on, mikä on ominaisarvo?"
16 Integraalilaskenta Määritelmä, graafinen tulkinta Määräämätön ja määrä<y integraali Ääretön integroimisrajana Alkeisfunk&oiden integraalit Integroin&"kikat": Yhdistetyn funk&on derivaatan sääntö "toisinpäin" Osi<aisintegroin& Muu<ujanvaihto Ra&onaalifunk&on integroin& Trigonometriset muunnoskaavat, Eulerin kaava
17 Tärkeitä integroin&sääntöjä f(x) n f'(x) dx = 1 n +1 f(x)n+1 + C f'(x)e f(x) dx = e f(x) + C f'(x) dx = ln f(x) + C f(x) f'(x)sin[ f(x) ]dx = cos f(x) [ ] + C f'(x)cos[ f(x) ]dx = sin f(x) [ ] + C
18 Esimerkki kine&ikasta 1. kertaluvun reak&o: A è tuo<eet Esim: monet kemialliset hajoamisreak&ot, radioak&ivinen hajoaminen kertaluvun reak&ota kuvaa differen&aaliyhtälö [ ] d A = k[ A] dt missä k on nopeuskerroin. Yhtälön ratkaisemiseksi tarvitaan lisäksi alkuarvo, tyypillises& muotoa "konsentraa&o ajanhetkellä t=0 on A 0 "
19 Differen&aaliyhtälö on separoituva, eli se voidaan ratkaista ryhmi<elemällä kaikki yhden muu<ujan termit yhdelle puolelle ja toisen muu<ujan termit toiselle puolelle, ja integroimalla molemmat puolet. Tämän yhtälön separoiminenon varsin helppoa: d[ A] dt d A = k[ A] [ ] [ A] = kdt [ ] [ ] d A A = kdt = k dt
20 Alkuarvo voidaan "syö<ää" tehtävään kahdella eri tavalla: 1)Ensin lasketaan molemmat integraalit määräämä<öminä, ja sen jälkeen ratkaistaan integroimisvakio C ase<amalla [A]=A 0 kun t=0. 2)Lasketaan integraalit määrä<yinä integraaleina, eli integroidaan [A] arvosta A 0 arvoon [A(t)] ja t arvosta 0 arvoon t. Tapa 1: d A k [ ] A [ ] dt = ln( A [ ]) (+C) = kt (+C) ln( A [ ])= kt+c
21 Ratkaistaan C ase<amalla [A] = A 0 ja t = 0 ln(a 0 ) = -k 0 + C C = ln(a 0 ) Saa&in siis ratkaisu: ln( [ A]) = -kt + ln(a 0 ) [ A] = [ A(t) ] = e kt+ln(a 0 ) = e kt e ln(a 0 ) = A 0 e kt
22 Tapa 2 (määrä<y integroin&): [ A(t) ] A 0 [ A(t) ] A 0 [ ] [ A] d A ln A(t) t = k dt 0 t ln[ A] = k 0 [ ] - ln(a 0 ) = k(t - 0) [ ] ln A(t) A 0 [ A(t) ] A 0 = kt = e kt [ A(t) ] = A 0 e kt t
23 Toinen esimerkki kine&ikasta 2. kertaluvun reak&o: A + B è tuo<eet Erikoistapaus: A + A è tuo<eet Erikoistapausta kuvaa differen&aaliyhtälö d A [ ] = 2k[ A] 2 dt missä k on nopeuskerroin (tekijä 2 tarvitaan jo<a kertoimien määri<elyt saadaan yhteismitallisiksi; reak?ossa katoaa 2 kappale<a A- molekyylejä aina kerralla). Alkuarvo kuten edellä; "konsentraa&o ajanhetkellä t = 0 on A 0 "
24 Ratkaistaan esimerkiksi tapaa 1 käy<äen: d[ A] dt d A = 2k[ A] 2 [ ] [ A] 2 = 2kdt d[ A] [ A] 2 = 2k dt 1 [ A] = 2kt + C
25 Ratkaistaan C ase<amalla [A] = A 0 ja t = 0 1 = 2k 0 + C A 0 C = 1 A 0 Saadaan siis: 1 [ A] = 2kt 1 A 0 1 [ A] = 2kt + 1 A 0 [ A] = [ A(t) ] = 1 2kt+ 1 A 0
26 Entä jos A B? Yleinen 2. kertaluvun reak&o: A + B è tuo<eet Reak&ota kuvaa differen&aaliyhtälö [ ] d A dt = k[ A] [ B] k on nopeuskerroin, alkuarvo on nyt muotoa "konsentraa&ot ajanhetkellä t=0 ovat A 0 ja B 0 " Voidaan ilmaista myös tuo<eiden avulla, esim jos reak&o on A + B è C, voidaan kirjoi<aa: [ ] d C dt = +k[ A] [ B] Jolloin tarvitaan myös alkuarvo [C]:lle.
27 Ratkaiseminen hankalampaa, koska muu<ujia periaa<eessa useampia; differen&aaliyhtälö osataan kuitenkin ratkaista vain 2 muu<ujan tapauksessa. Yksi tapa on kirjoi<aa kaikki konsentraa&ot yhden muu<ujan avulla, esim olkoon tuo<een C konsentraa&o ajanhetkellä t [C(t)] = x(t). Oletetaan alkuarvona e<ä x = 0 kun t = 0. Tällöin [A(t)] = A 0 x(t) ja [B(t)] = B 0 x(t). Nyt saadaan: d C [ ] dt = dx dt = k A [ ] B [ ] = k(a 0 x)(b 0 x) dx (A 0 x)(b 0 x) = kdt
28 Ennen integroimista täytyy suori<aa vasemmanpuoleiseen ra&onaalifunk&oon osamurtokehitelmä: 1 (A 0 x)(b 0 x) = a (A 0 x) + b (B 0 x) a:n ja b:n arvot ratkaistaan sieventämällä oikeanpuoleinen lauseke: a (A 0 x) + b (B 0 x) = a(b x) + b(a x) 0 0 (A 0 x)(b 0 x) = ab 0 +ba 0 x(a+b) (A 0 x)(b 0 x) 1 (A 0 x)(b 0 x)
29 ab 0 +ba 0 -x(a+b) (A 0 x)(b 0 x) 1 (A 0 x)(b 0 x) Saadaan yhtälöryhmä: ab 0 + ba 0 =1 a + b = 0 Näistä saadaan laske<ua a- ja b- kertoimet. Sen jälkeen integroin& onkin helppoa, esim: a 1 =a = a ln(a 0 x)+c (A 0 x) (A 0 x) C- vakion ratkaisu alkuarvojen avulla kuten edellä. Loppuosa tehtävää jätetään "kertausharjoituksiin"!
30 Esimerkki: e ax cos(bx) integroin& Lasketaan funk&on e ax cos(bx) integraali kahdella eri tavalla: 1)Osi<aisintegroimalla kahdes&. 2)Eulerin kaavan avulla.
31 e ax cos(bx) integroin& osi<ain f '(x)g(x)dx = f (x)g(x) f (x)g'(x)dx asetetaan f '(x) = e ax, jolloin f (x) = eax a g(x) = cos(bx), jolloin g'(x) = b sin(bx) e ax cos(bx)dx = eax a cos(bx)+ b a e ax sin(bx)dx
32 e ax cos(bx)dx = eax a cos(bx)+ b a e ax sin(bx)dx Jo<a päästäisiin eroon sinifunk&osta, osi<aisintegroidaan uudestaan. f '(x)g(x)dx = f (x)g(x) f (x)g'(x)dx asetetaan f '(x) = e ax, jolloin f (x) = eax a g(x) = sin(bx), jolloin g'(x) = b cos(bx) e ax sin(bx)dx = eax a sin(bx) b a e ax cos(bx)dx Yhdistetään tulokset...
33 e ax cos(bx)dx = eax a cos(bx)+ b a e ax sin(bx)dx = eax a cos(bx)+ b a (eax a sin(bx)) b a e ax cos(bx)dx) e ax cos(bx)dx = eax a (cos(bx)+ b b2 sin(bx)) a a 2 e ax cos(bx)dx (1+ b2 a 2 ) eax cos(bx)dx e ax cos(bx)dx = e ax = eax a (cos(bx)+ b a sin(bx)) a (cos(bx)+ b a sin(bx)) 1+ b2 a 2 ( + C )
34 e ax cos(bx)dx = e ax a (cos(bx)+ b a sin(bx)) 1+ b2 a 2 ( + C ) a a = eax a + b2 a (cos(bx)+ b a sin(bx)) ( + C ) a a = eax (acos(bx)+ bsin(bx)) ( + C ) a b
35 e ax cos(bx) integroin& Eulerin avulla Eulerin kaavan perusteella e ibx = cos(bx)+ isin(bx) Toisin sanoen, funk&o cos(bx) voidaan tulkita funk&on e ibx reaaliosaksi. Vastaavas& myös integraali e ax cos(bx)dx voidaan tulkita integraalin e ax e ibx dx reaaliosaksi.
36 Integraali e ax e ibx dx Voidaan laskea normaaleilla eksponen@funk&on laskusäännöillä (koska muu<uja x saa vain reaaliarvoja, ei kompleksisuudesta tarvitse itse integroinnin yhteydessä väli<ää: a + ib käsitellään ihan tavallisena vakiona.) e ax e ibx dx = e (a+ib)x dx = e(a+ib)x a + ib + C Nyt pitää siis vain laskea tästä reaaliosa.
37 e (a+ib)x a + ib = eax e ibx (a ib) (a + ib)(a ib) = ( e ax a 2 + b 2 )eibx (a ib) = eax a 2 + b 2 = eax a 2 + b 2 Reaaliosa tästä on [ cos(bx)+ isin(bx) ](a ib) acos(bx)+ bsin(bx)+ i(asin(bx) bcos(bx)) [ ] e ax (acos(bx)+ bsin(bx)) a b
38 Saa&in siis e ax cos(bx)dx = Re( e ax e ibx dx) = eax (acos(bx)+ bsin(bx)) + C a b eli sama tulos kuin osi<aisintegroimalla.
39 Sarjat, vektorit & kompleksiluvut Geometrinen sarja, suppemeninen ja summa Taylorin sarjaksi kehi<äminen ja yksinkertaiset sovellukset kemiassa Ts. Ymmärre<ävä, miksi sarjaksi kehi<äminen tehdään; tämä on oikeastaan tärkeämpää kuin varsinainen sarjakehitelmän laskeminen Vektorin määritelmä ja pistetulo Kompleksilukujen laskutoimitukset, etenkin Eulerin kaavan sovellukset
40 Esimerkki: sarjaksi kehi<äminen Einsteinin kehi<ämän kaavan mukaan kiinteän atomihilan on C V = 3R x2 e x (e x 1) 2 x = hf kt Missä R on kaasuvakio, h Planckin vakio, k Bolzmannin vakio, T lämpö&la ja f on hilan atomien värähtelytaajuus. Halutaan &etää lämpökapasitee@ kun T. Ratkaisu: kun T, x 0. Kehitetään e x sarjaksi pisteen 0 ympäristössä.
41 e x e 0 + e0 (x 0) 1 1! + e0 (x 0) 2 2! + e0 (x 0) 3 3! +... =1+ x + x2 2 + x3 6 Missä siis oletetaan x rii<ävän pieneksi jo<a x 2 << x. Nyt saadaan: C V = 3R x x2 e x (e x 1) 3R x2 (1+ x) 2 (1+ x 1) 2 = 3R x2 (1+ x) x 2 = 3R(1+ x) x = hf kt Edelleen kun T niin x 0, jolloin (1+x) 1. Lämpökapasitee&n arvoksi kun lämpö&la lähestyy ääretöntä saa&in siis 3R.
42 Osi<aisderivoin& Useamman muu<ujan funk&oon lii<yvät määritelmät, käsi<eet ja graafiset tulkinnat Osi<aisderivaatan merkintä ("mitä pidetään vakiona") ja laskeminen 2 muu<ujan funk&on ääriarvotehtävät Kokonaisdifferen&aalin laskeminen Yhdistetyn funk&on derivoiminen useamman muu<ujan tapauksessa Osi<aisderivaa<oja koskevien kaavojen soveltaminen
43 Oleellisia osi<aisderivaa<oihin lii<yviä kaavoja ( f u ) v = ( f x ) y ( x u ) v + ( f y ) x ( y u ) v ( Z y ) x = 1 ( y Z ) x ( Z x ) y ( x y ) z = ( Z y ) x ( Z x ) y ( x y ) z ( y Z ) x = 1
44 Viivaintegroin& C Eksak& ja epäeksak& differen&aali (käsite, tulkinta, laskeminen) Viivaintegraalin laskemisen keinot f (x, y) ds ds muunnetaan Pythagoraan kaavalla C C [ Fdx + Gdy] [ Fdx + Gdy] kun Fdx + Gdy epäeksak& Kun Fdx + Gdy eksak& Ideaalikaasuun lii<yvät viivaintegraalit (esim dv, dw) ja niiden tulkinta
45 Tilavuusintegraalit määritelmä funk&oiden muuntaminen pallokoordinaa<eihin pallokoordinaateissa! Tilavuusintegraalit pallokoordinaateissa, lähinnä vetyatomiin (tjsp) lii<yvissä tehtävissä Operaa<orien merkintä ja operaa<oreihin lii<yvien käsi<eiden soveltaminen integroin&tehtävien yhteydessä.
46 Esimerkki: odotusarvon laskeminen Yleinen tapaus: jos systeemin &laa kuvaa aaltofunk&o ψ, niin operaa<orin A ˆ odotusarvo <A> lasketaan näin: A = ψ * A ˆ ψdτ Yksinkertaisin esimerkki: operaa<ori kuvaa r ˆ elektronin etäisyy<ä atomiy&mestä. "Operaa&o" on tässä vain r:llä kertominen, eli operaa<orinotaa&ota ei varsinaises& tarvita se on kuitenkin hyvä sisäistää jatkon kannalta.
47 Lasketaan esimerkkinä operaa<orin r ˆ odotusarvo vetyatomin 2pz- orbitaalilla. (Tämän fysikaalinen tulkinta on siis se etäisyys atomiy&mestä, jolta elektroni todennäköisimmin löytyy.) K.o. aaltofunk&o on ψ 2 pz = Saadaan siis: = r = 1 4 2πa 0 5 re ψ * 2 pz ˆr ψ 2 pz dτ = ψ * 2 pz r ψ 2 pz dτ 1 4 2πa 0 5 re r 2a 0 cos(θ) r 2a 0 cos(θ) r 1 4 2πa 0 5 re r 2a 0 cos(θ)dτ
48 = = = 1 4 2πa 0 5 re 1 32πa 0 5 r πa πa 0 r 2a 0 cos(θ) r r e a 0 cos 2 (θ)dτ 2π 0 π 0 0 r 1 4 2πa 0 5 re r 5 e a 0 cos 2 (θ)sin(θ)dr dθ dφ r r 5 e a 0 dr cos 2 (θ)sin(θ)dθ dφ 0 π 0 r 2a 0 cos(θ)dτ 2π 0 Lasketaan integraalit erikseen.
49 Muistetaan seuraavat tulokset: e ar r n dr = n! 0 a n+1 f (x) n f '(x) dx = 1 n +1 f (x)n+1 + C Tämän avulla saadaan varsin vaiva<omas&: e r a 0 r 5 dr = 5! 0 2π ( 1 dφ = ) 6 0 a 0 2 π 0 φ = 2π 0 = 2π π cos 2 (θ)sin(θ)dθ = 0 π cos3 (θ) = 1 3 (cos3 (π ) cos 3 (0)) = 1 3 ( 1 1) = 2 3
50 Yhdistetään tulokset: = r = 1 32πa 5! 5 0 " 1 % π $ ' # & a π 32 3 π 1 1 a 0 = 5a 0 265pm
51 Tilasto&eteen perusteet Keskeiset käsi<eet Jakaumat Erilaiset keskiluvut Hajontaa kuvaavat luvut Yksinkertaisten &lastolukujen laskeminen käsin ja &etokoneella Normaalijakauman käsite ja merkitys luonnossa ja &eteessä
52 Virheen arvioin& Virhetarkastelun käsi<eet, esim: ja satunnainen virhe Toistokertojen vaikutus virheseen Funk&on maksimivirheen ja keskivirheen kaavan soveltaminen kemiallisissa esimerkeissä PNS sovituksen periaa<eet Käytännön harjoitukset ORIGIN ohjelmalla Kaavoja ei (&etenkään) tarvitse opetella ulkoa!
53 Differen&aaliyhtälöt Keskeisten käsi<eiden ja määritelmien ymmärtäminen Kertaluku, lineaarisuus, homogeenisuus, muu<ujien lukumäärä Separoituvien yhtälöiden ratkaiseminen; integroin&vakioiden ratkaiseminen alkuarvojen avulla Yksinkertaisten ei- separoituvien yhtälötyyppien ratkaiseminen (lähinnä lineaariset epähomogeeniset 1. asteen yhtälöt) kun ratkaisukaava on anne<u.
Matema,ikkaa kemisteille - kertaus
Matema,ikkaa kemisteille - kertaus Näiden kalvojen tarkoituksena on kerrata kurssin tärkeimmät sisällöt Joitakin asioita myös hieman syvennetään/ täsmennetään loppukurssilla opi@ujen työkalujen avulla.
LisätiedotOletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on
Derivaatta Erilaisia lähestymistapoja: geometrinen (käyrän tangentti sekanttien raja-asentona) fysikaalinen (ajasta riippuvan funktion hetkellinen muutosnopeus) 1 / 13 Derivaatan määritelmä Määritelmä
LisätiedotLuoki?elua: tavallinen vs osi?ais. Osa 11. Differen0aaliyhtälöt. Luoki?elua: kertaluku. Luoki?elua: lineaarisuus 4/13/13
4/3/3 Osa. Differen0aaliyhtälöt Differen0aaliyhtälö = yhtälö jossa esiintyy jonkin funk0on derivaa?a. Esim: dx = x2 f x + f xy 2 2m d 2 ψ = Eψ dx 2 Luoki?elua: tavallinen vs osi?ais Differen0aaliyhtälöt
Lisätiedot30 + x. 15 + 0,5x = 2,5 + x 0,5x = 12,5 x = 25. 27,5a + 27,5b = 1,00 55 = 55. 2,5a + (30 2,5)b (27,5a + 27,5b) = 45 55.
RATKAISUT, Insinöörimatematiikan koe 1.5.201 1. Kahdessa astiassa on bensiinin ja etanolin seosta. Ensimmäisessä astiassa on 10 litraa seosta, jonka tilavuudesta 5 % on etanolia. Toisessa astiassa on 20
LisätiedotDifferentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /
MS-A8 Differentiaali- ja integraalilaskenta, V/7 Differentiaali- ja integraalilaskenta Ratkaisut 5. viikolle / 9..5. Integroimismenetelmät Tehtävä : Laske osittaisintegroinnin avulla a) π x sin(x) dx,
Lisätiedotkolminkertaisesti tehtäviä tavallisiin harjoituksiin verrattuna, voi sen kokonaan tekemällä saada suunnilleen kolmen tavallisen harjoituksen edestä
Matematiikkaa kemisteille, kevät 2013 Ylimääräisiä laskuharjoituksia Tällä laskuharjoituksella voi korottaa laskuharjoituspisteitään, mikäli niitä ei ole riittävästi kurssin läpäisemiseen, tai vaihtoehtoisesti
LisätiedotOsa 11. Differen-aaliyhtälöt
Osa 11. Differen-aaliyhtälöt Differen-aaliyhtälö = yhtälö jossa esiintyy jonkin funk-on derivaa
LisätiedotLisä,etopake3 2: ra,onaalifunk,on integroin,
9/20/ Lisä,etopake 2: ra,onaalifunk,on integroin, Ra,onaalifunk,o: kahden polynomin P(x) ja Q(x) osamäärä. Esim. x 2 x + 2 tai x5 +6x x- Ra,onaalifunk,o voidaan aina integroida, ja tähän löytyy kajava
LisätiedotOsi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d
Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d df(x) dg(x) (f(x) g(x)) = g(x) + f(x) dx dx dx Integroidaan yhtälön molemmat puolet x:n suhteen: d (f(x) g(x))dx dx = df(x) dx g(x)dx + f(x)
LisätiedotOsi*aisintegroin2. Osi*aisintegroin2: esimerkkejä. Osi*aisintegroin2tapauksia 1/29/13. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x) f(x)g'(x)dx. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x)
/9/ Osi*aisintegroin Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d df(x) dg(x) (f(x) g(x)) g(x) + f(x) Integroidaan yhtälön molemmat puolet x:n suhteen: d (f(x) g(x)) df(x) g(x) + f(x) dg(x) f(x) g(x)
LisätiedotOsi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d
Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d df(x) dg(x) (f(x) g(x)) = g(x) + f(x) dx dx dx Integroidaan yhtälön molemmat puolet x:n suhteen: d (f(x) g(x))dx dx = df(x) dx g(x)dx + f(x)
Lisätiedot1.7 Gradientti ja suunnatut derivaatat
1.7 Gradientti ja suunnatut derivaatat Funktion ensimmäiset osittaisderivaatat voidaan yhdistää yhdeksi vektorifunktioksi seuraavasti: Missä tahansa pisteessä (x, y), jossa funktiolla f(x, y) on ensimmäiset
LisätiedotPERUSASIOITA ALGEBRASTA
PERUSASIOITA ALGEBRASTA Matti Lehtinen Tässä luetellut lauseet ja käsitteet kattavat suunnilleen sen mitä algebrallisissa kilpatehtävissä edellytetään. Ns. algebrallisia struktuureja jotka ovat nykyaikaisen
LisätiedotEsimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä
Esimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä (5.9.008 versio 1.0) Esimerkki 1 Määritä funktion f(x) = (x 5) derivaattafunktio. Funktio voidaan tulkita yhdistettynä funktiona, jonka ulko- ja sisäfunktiot ovat
Lisätiedot2. Viikko. CDH: luvut (s ). Matematiikka on fysiikan kieli ja differentiaaliyhtälöt sen yleisin murre.
2. Viikko Keskeiset asiat ja tavoitteet: 1. Peruskäsitteet: kertaluku, lineaarisuus, homogeenisuus. 2. Separoituvan diff. yhtälön ratkaisu, 3. Lineaarisen 1. kl yhtälön ratkaisu, CDH: luvut 19.1.-19.4.
LisätiedotMatematiikkaa kemisteille, kevät 2012 Ylimääräinen laskuharjoitus Palautus 7.5. klo (suositellaan kuitenkin tekemään ennen välikoetta 30.4!
Matematiikkaa kemisteille, kevät 2012 Ylimääräinen laskuharjoitus Palautus 7.5. klo 16.00 (suositellaan kuitenkin tekemään ennen välikoetta 30.4! Tämä laskuharjoitus ei ole pakollinen, eikä sen pisteitä
Lisätiedot3. Differen*aalilaskenta
3. Differen*aalilaskenta Differen*aali "hyvin pieni muutos" Derivaa9a kuvaa funk*on muutosnopeu9a Esim. 1 kertaluvun kemiallinen reak*o A > B Reak*on nopeus on A:n tai B:n konsentraa*on muutosnopeus. Reak*on
Lisätiedot3 x 1 < 2. 2 b) b) x 3 < x 2x. f (x) 0 c) f (x) x + 4 x 4. 8. Etsi käänteisfunktio (määrittely- ja arvojoukkoineen) kun.
Matematiikka KoTiA1 Demotehtäviä 1. Ratkaise epäyhtälöt x + 1 x 2 b) 3 x 1 < 2 x + 1 c) x 2 x 2 2. Ratkaise epäyhtälöt 2 x < 1 2 2 b) x 3 < x 2x 3. Olkoon f (x) kolmannen asteen polynomi jonka korkeimman
LisätiedotMS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio.
MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio. Riikka Korte Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 1 Aalto-yliopisto
LisätiedotFunktion määrittely (1/2)
Funktion määrittely (1/2) Funktio f : A B on sääntö, joka liittää jokaiseen joukon A alkioon a täsmälleen yhden B:n alkion b. Merkitään b = f (a). Tässä A = M f on f :n määrittelyjoukko, B on f :n maalijoukko.
Lisätiedot4. Integraalilaskenta
4. Integraalilaskenta Johda3eleva esimerkki: kun hiukkasen paikka s(t) derivoidaan ajan suhteen, saadaan hiukkasen nopeus: v(t) = s'(t) Kun nopeus derivoidaan ajan suhteen saadaan kiihtyvyys a(t) = v'(t)
LisätiedotDerivaatta. Joukko A C on avoin, jos jokaista z 0 A kohti on olemassa ǫ > 0: jos z z 0 < ǫ, niin z A. f : A C on yksiarvoinen.
Derivaatta Joukko A C on avoin, jos jokaista z 0 A kohti on olemassa ǫ > 0: jos z z 0 < ǫ, niin z A. f : A C on yksiarvoinen. Määritelmä Funktio f : A C on derivoituva pisteessä z 0 A jos raja-arvo (riippumatta
LisätiedotJohdatus yliopistomatematiikkaan, 2. viikko (2 op)
Johdatus yliopistomatematiikkaan, 2. viikko (2 op) Jukka Kemppainen Mathematics Division Yhtälöt ja epäyhtälöt Jokainen osaa ratkaista ensimmäisen asteen yhtälön ax + by + c = 0. Millä parametrien a, b
LisätiedotMS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1
MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Kompleksiluvut Riikka Korte (muokannut Riikka Kangaslammen materiaalin pohjalta) Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto 5.11.2015 1 /
Lisätiedot( ) ( ) ( ) ( ( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 271 Päivitetty 19.2.2006. 701 a) = keskipistemuoto.
Pyramidi Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 7 Päivitetty 9..6 7 a) + y = 7 + y = 7 keskipistemuoto + y 7 = normaalimuoto Vastaus a) + y = ( 7 ) + y 7= b) + y+ 5 = 6 y y + + = b) c) ( ) + y
Lisätiedot2.7 Neliöjuuriyhtälö ja -epäyhtälö
2.7 Neliöjuuriyhtälö ja -epäyhtälö Neliöjuuren määritelmä palautettiin mieleen jo luvun 2.2 alussa. Neliöjuurella on mm. seuraavat ominaisuudet. ab = a b, a 0, b 0 a a b =, a 0, b > 0 b a2 = a a > b, a
LisätiedotPreliminäärikoe Pitkä Matematiikka 3.2.2009
Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka..9 x x a) Ratkaise yhtälö =. 4 b) Ratkaise epäyhtälö x > x. c) Sievennä lauseke ( a b) (a b)(a+ b).. a) Osakkeen kurssi laski aamupäivällä,4 % ja keskipäivällä 5,6 %.
LisätiedotMS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)
MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16 1. Tehtävä: Laske cos x dx a) osittaisintegroinnilla, b) soveltamalla sopivaa trigonometrian kaavaa. Ratkaisu: a) Osittaisintegroinnin
LisätiedotMS-A010{3,4,5} (ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 11: Lineaarinen differentiaaliyhtälö
MS-A010{3,4,5} (ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 11: Lineaarinen differentiaaliyhtälö Pekka Alestalo, Jarmo Malinen Aalto-yliopisto, Matematiikan ja systeemianalyysin laitos
LisätiedotMS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)
MS-A4 Differentiaali- ja integraalilaskenta (ELEC2) MS-A6 Differentiaali- ja integraalilaskenta (ENG2) Harjoitukset 3L, syksy 27 Tehtävä. a) Määritä luvun π likiarvo käyttämällä Newtonin menetelmää yhtälölle
LisätiedotOletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on
Derivaatta Erilaisia lähestymistapoja: geometrinen (käyrän tangentti sekanttien raja-asentona) fysikaalinen (ajasta riippuvan funktion hetkellinen muutosnopeus) 1 / 19 Derivaatan määritelmä Määritelmä
Lisätiedot2.2 Täydellinen yhtälö. Ratkaisukaava
. Täydellinen yhtälö. Ratkaisukaava Tulon nollasäännöstä näkee silloin tällöin omituisia sovellutuksia. Jotkut näet ajattelevat, että on olemassa myöskin tulon -sääntö tai tulon "mikä-tahansa"- sääntö.
LisätiedotTässä dokumentissa on ensimmäisten harjoitusten malliratkaisut MATLABskripteinä. Voit kokeilla itse niiden ajamista ja toimintaa MATLABissa.
Laskuharjoitus 1A Mallit Tässä dokumentissa on ensimmäisten harjoitusten malliratkaisut MATLABskripteinä. Voit kokeilla itse niiden ajamista ja toimintaa MATLABissa. 1. tehtävä %% 1. % (i) % Vektorit luodaan
LisätiedotMS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1
MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Riikka Korte (Pekka Alestalon kalvojen pohjalta) Aalto-yliopisto 24.10.2016 Sisältö Derivaatta 1.1 Derivaatta Erilaisia lähestymistapoja: I geometrinen
LisätiedotTrigonometriset funk4ot
Trigonometriset funk4ot Suorakulmainen kolmio sin() = a c cos() = b c hypotenuusa c tan() = sin() cos() = a b kulma b katee= a katee= a = c sin() b = c cos() cot() = cos() sin() = b a Trigonometriset funk4ot
Lisätiedot2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä
2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä 2.1 Ensimmäisen asteen yhtälö ja epäyhtälö Muuttujan x ensimmäisen asteen yhtälöksi sanotaan yhtälöä, joka voidaan kirjoittaa muotoon ax + b = 0, missä vakiot a ja b ovat reaalilukuja
LisätiedotMATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ
MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ 26..208 HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ Alla oleva vastausten piirteiden, sisältöjen ja pisteitysten luonnehdinta ei sido ylioppilastutkintolautakunnan arvostelua. Lopullisessa
LisätiedotVastaus: 10. Kertausharjoituksia. 1. Lukujonot lim = lim n + = = n n. Vastaus: suppenee raja-arvona Vastaus:
. Koska F( ) on jokin funktion f ( ) integraalifunktio, niin a+ a f() t dt F( a+ t) F( a) ( a+ ) b( a b) Vastaus: Kertausharjoituksia. Lukujonot 87. + n + lim lim n n n n Vastaus: suppenee raja-arvona
LisätiedotVektoreiden A = (A1, A 2, A 3 ) ja B = (B1, B 2, B 3 ) pistetulo on. Edellisestä seuraa
Viikon aiheet Pistetulo (skalaaritulo Vektorien tulot Pistetulo Ristitulo Skalaari- ja vektorikolmitulo Integraalifunktio, alkeisfunktioiden integrointi, yhdistetyn funktion derivaatan integrointi Vektoreiden
LisätiedotPRELIMINÄÄRIKOE. Pitkä Matematiikka 3.2.2015
PRELIMINÄÄRIKOE Pitkä Matematiikka..5 Vastaa enintään kymmeneen tehtävään. Tähdellä merkittyjen (*) tehtävien maksimipistemäärä on 9, muiden tehtävien maksimipistemäärä on 6.. a) Ratkaise epäyhtälö >.
LisätiedotMS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 5: Taylor-polynomi ja sarja
MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 5: Taylor-polynomi ja sarja Pekka Alestalo, Jarmo Malinen Aalto-yliopisto, Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 26.9.2016 Pekka Alestalo,
LisätiedotDifferentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /
MS-A008 Differentiaali- ja integraalilaskenta, V/207 Differentiaali- ja integraalilaskenta Ratkaisut 2. viikolle / 8. 2.4. Jatkuvuus ja raja-arvo Tehtävä : Määritä raja-arvot a) 3 + x, x Vihje: c)-kohdassa
LisätiedotKompleksianalyysi, viikko 6
Kompleksianalyysi, viikko 6 Jukka Kemppainen Mathematics Division Funktion erikoispisteet Määr. 1 Jos f on analyyttinen pisteen z 0 aidossa ympäristössä 0 < z z 0 < r jollakin r > 0, niin sanotaan, että
LisätiedotMatematiikan tukikurssi
Matematiikan tukikurssi Kurssikerta 8 1 Derivaatta Tarkastellaan funktion f keskimääräistä muutosta tietyllä välillä ( 0, ). Funktio f muuttuu tällä välillä määrän. Kun tämä määrä jaetaan välin pituudella,
LisätiedotMATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ
MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ 4.9.09 HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ Alustavat hyvän vastauksen piirteet on suuntaa-antava kuvaus kokeen tehtäviin odotetuista vastauksista ja tarkoitettu ensisijaisesti
LisätiedotDerivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)
Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.) Tehtävät: 1. Tutki derivaatan avulla funktion f kulkua. a) f(x) = x 4x b) f(x) = x + 6x + 11 c) f(x) = x4 4 x3 + 4 d) f(x) = x 3 6x + 1x + 3. Määritä rationaalifunktion
LisätiedotAntti Rasila. Kevät Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto. Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0204 Kevät / 16
MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio. Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos
LisätiedotDifferentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet
ifferentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A27 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 2.2, 28, arvosteluperusteet T Moniosaisten tehtävien osien painoarvo on sama ellei muuta ole erikseen osoitettu. Kokeessa
LisätiedotEnsimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä
1 MAT-1345 LAAJA MATEMATIIKKA 5 Tampereen teknillinen yliopisto Risto Silvennoinen Kevät 9 Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä Yksi tavallisimmista luonnontieteissä ja tekniikassa
LisätiedotMatematiikan tukikurssi
Matematiikan tukikurssi Kertausluento 2. välikokeeseen Toisessa välikokeessa on syytä osata ainakin seuraavat asiat:. Potenssisarjojen suppenemissäde, suppenemisväli ja suppenemisjoukko. 2. Derivaatan
LisätiedotF {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A5700 - INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:
BMA57 - INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus, viikko 46/5 Fourier-integraali: f(x) A() π B() π [A() cos x + B() sin x]d, () Fourier-muunnos ja käänteismuunnos: f(t) cos tdt, () f(t) sin tdt. (3) F {f(t)} ˆf()
LisätiedotMat Matematiikan peruskurssi K2
Mat-.3 Matematiikan peruskurssi K Heikkinen/Tikanmäki Kolmas välikoe 6.5. Kokeessa saa käyttää ylioppilaskirjoituksiin hyväksyttyä laskinta. Sivun kääntöpuolelta löytyy integrointikaavoja.. Olkoon F(x,
LisätiedotViivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta
Viivaintegraali: "Pac- Man" - tulkinta Otetaan funk6o f(x,y), joka riippuu muu@ujista x ja y. Jokaiselle x,y tason pisteellä funk6olla on siis joku arvo. Tyypillisiä fysikaalis- kemiallisia esimerkkejä
Lisätiedot3. Differen*aalilaskenta
3. Differen*aalilaskenta Differen*aali "hyvin pieni muutos" Derivaa9a kuvaa funk*on muutosnopeu9a Esim. 1 kertaluvun kemiallinen reak*o A B Reak*on nopeus on A:n tai B:n konsentraa*on muutosnopeus. Reak*on
LisätiedotMATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ
MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ 6.3.09 HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ Alla oleva vastausten piirteiden, sisältöjen ja pisteitysten luonnehdinta ei sido ylioppilastutkintolautakunnan arvostelua. Lopullisessa
LisätiedotMatematiikan tukikurssi
Matematiikan tukikurssi Kurssikerta 2 Lisää osamurtoja Tutkitaan jälleen rationaalifunktion P(x)/Q(x) integrointia. Aiemmin käsittelimme tapauksen, jossa nimittäjä voidaan esittää muodossa Q(x) = a(x x
Lisätiedota) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki. 8 3 + 4 2 0 = 16 3 = 3 1 3.
Integraalilaskenta. a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki. b) Mitä määrätty integraali tietyllä välillä x tarkoittaa? Vihje: * Integraali * Määrätyn integraalin
LisätiedotMatematiikan tukikurssi
Matematiikan tukikurssi Kurssikerta 10 1 Sarjakehitelmiä Palautetaan mieliin, että potenssisarja on sarja joka on muotoa a n (x x 0 ) n = a 0 + a 1 (x x 0 ) + a 2 (x x 0 ) 2 + a 3 (x x 0 ) 3 +. n=0 Kyseinen
Lisätiedot(x 0 ) = lim. Derivoimissääntöjä. Oletetaan, että funktiot f ja g ovat derivoituvia ja c R on vakio. 1. Dc = 0 (vakiofunktion derivaatta) 2.
Derivaatta kuvaa funktion hetkellistä kasvunopeutta. Geometrisesti tulkittuna funktion derivaatta kohdassa x 0 on funktion kuvaajalle kohtaan x 0 piirretyn tangentin kulmakerroin. Funktio f on derivoituva
LisätiedotMS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1
MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Riikka Korte (Pekka Alestalon kalvojen pohjalta) Aalto-yliopisto 15.11.2016 Sisältö Alkeisfunktiot 1.1 Funktio I Funktio f : A! B on sääntö, joka liittää
LisätiedotSähköstaattisen potentiaalin laskeminen
Sähköstaattisen potentiaalin laskeminen Potentiaalienegia on tuttu mekaniikan kussilta eikä se ole vieas akielämässäkään. Sen sijaan potentiaalin käsite koetaan usein vaikeaksi. On hyvä muistaa, että staattisissa
Lisätiedot1.1 Vektorit. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n.
ja kompleksiluvut ja kompleksiluvut 1.1 MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta 1. ja kompleksiluvut Nuutti Hyvönen, c Riikka Kangaslampi Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto 8.9.015 Reaalinen
LisätiedotMuuttujan vaihto. Viikon aiheet. Muuttujan vaihto. Muuttujan vaihto. ) pitää muistaa lausua t:n avulla. Integroimisen työkalut: Kun integraali
Viikon aiheet Integroimisen työkalut: Rationaalifunktioiden jako osamurtoihin Rekursio integraaleissa CDH: Luku 4, Prujut206: Luvut 4-4.2.5, Prujut2008: s. 89-6 Kun integraali h(x) ei näytä alkeisfunktioiden
LisätiedotMatemaattinen Analyysi
Vaasan yliopisto, kevät 01 / ORMS1010 Matemaattinen Analyysi. harjoitus, viikko 1 R1 ke 1 16 D11 (..) R to 10 1 D11 (..) 1. Määritä funktion y(x) MacLaurinin sarjan kertoimet, kun y(0) = ja y (x) = (x
Lisätiedotw + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.
Kotitehtävät, tammikuu 2011 Vaikeampi sarja 1. Ratkaise yhtälöryhmä w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1. Ratkaisu. Yhtälöryhmän ratkaisut (w, x, y, z)
Lisätiedotc) Määritä paraabelin yhtälö, kun tiedetään, että sen huippu on y-akselilla korkeudella 6 ja sen nollakohdat ovat x-akselin kohdissa x=-2 ja x=2.
MAA4. Koe 8.5.0 Jussi Tyni Kaikkiin tehtäviin ratkaisujen välivaiheet näkyviin! Ota kokeesta poistuessasi tämä paperi mukaasi! Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Valitse
LisätiedotEksponenttifunktion Laplace muunnos Lasketaan hetkellä nolla alkavan eksponenttifunktion Laplace muunnos eli sijoitetaan muunnoskaavaan
Laplace muunnos Hieman yksinkertaistaen voisi sanoa, että Laplace muunnos muuttaa derivaatan kertolaskuksi ja integroinnin jakolaskuksi. Tältä kannalta katsottuna Laplace muunnoksen hyödyllisyyden ymmärtää;
Lisätiedotf(x) f(y) x y f f(x) f(y) (x) = lim
Y1 (Matematiikka I) Haastavampia lisätehtäviä Syksy 1 1. Funktio h määritellään seuraavasti. Kuvan astiaan lasketaan vettä tasaisella nopeudella 1 l/min. Astia on muodoltaan katkaistu suora ympyräkartio,
LisätiedotPyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot 15.4.2011 HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin
Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot 5.4.0 HK- a) Dsin3 us ( ) cos3 3 us( ) s( ) 3cos3 s( ) 3 ja s( ) 3 u( ) sin ja u( ) cos b) Dsin 3 3 Dsin us ( ) s( ) sin ja s( ) cos 3 u( ) ja u( ) 3 3sin
LisätiedotMATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,
MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy 6. Millä reaaliluvun arvoilla a) 9 =, b) + + + 4, e) 5?. Kirjoita Σ-merkkiä käyttäen summat 4, a) + 4 + 6 + +, b) 8 + 4 6 + + n n, c) + + +
LisätiedotKaikkia alla olevia kohtia ei käsitellä luennoilla kokonaan, koska osa on ennestään lukiosta tuttua.
6 Alkeisfunktiot Kaikkia alla olevia kohtia ei käsitellä luennoilla kokonaan, koska osa on ennestään lukiosta tuttua. 6. Funktion määrittely Funktio f : A B on sääntö, joka liittää jokaiseen joukon A alkioon
LisätiedotMS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa
MS-A24 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Kevät 216 Antti Rasila
Lisätiedotf (28) L(28) = f (27) + f (27)(28 27) = = (28 27) 2 = 1 2 f (x) = x 2
BMA581 - Differentiaalilaskenta ja sovellukset Harjoitus 4, Syksy 15 1. (a) Olisiko virhe likimain.5, ja arvio antaa siis liian suuren arvon. (b) Esim (1,1.5) tai (,.5). Funktion toinen derivaatta saa
LisätiedotBM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 7, Kevät 2018
BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 7, Kevät 2018 Tehtävä 8 on tällä kertaa pakollinen. Aloittakaapa siitä. 1. Kun tässä tehtävässä sanotaan sopii mahdollisimman hyvin, sillä tarkoitetaan
LisätiedotEpäyhtälön molemmille puolille voidaan lisätä sama luku: kaikilla reaaliluvuilla a, b ja c on voimassa a < b a + c < b + c ja a b a + c b + c.
Epäyhtälö Kahden lausekkeen A ja B välisiä järjestysrelaatioita A < B, A B, A > B ja A B nimitetään epäyhtälöiksi. Esimerkiksi 2 < 6, 9 10, 5 > a + + 2 ja ( + 1) 2 2 + 2 ovat epäyhtälöitä. Epäyhtälössä
LisätiedotReaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)
Luvut Luonnolliset luvut N = {0, 1, 2, 3,... } Kokonaisluvut Z = {..., 2, 1, 0, 1, 2,... } Rationaaliluvut (jaksolliset desimaaliluvut) Q = {m/n m, n Z, n 0} Irrationaaliluvut eli jaksottomat desimaaliluvut
LisätiedotTyyppi metalli puu lasi työ I 2 8 6 6 II 3 7 4 7 III 3 10 3 5
MATRIISIALGEBRA Harjoitustehtäviä syksy 2014 Tehtävissä 1-3 käytetään seuraavia matriiseja: ( ) 6 2 3, B = 7 1 2 2 3, C = 4 4 2 5 3, E = ( 1 2 4 3 ) 1 1 2 3 ja F = 1 2 3 0 3 0 1 1. 6 2 1 4 2 3 2 1. Määrää
LisätiedotMatematiikka B3 - Avoin yliopisto
2. heinäkuuta 2009 Opetusjärjestelyt Luennot 9:15-11:30 Harjoitukset 12:30-15:00 Tentti Lisäharjoitustehtävä Kurssin sisältö (1/2) 1. asteen Differentiaali yhtälöt (1.DY) Separoituva Ratkaisukaava Bernoyulli
LisätiedotLuento 2: Liikkeen kuvausta
Luento 2: Liikkeen kuvausta Suoraviivainen liike integrointi Kinematiikkaa yhdessä dimensiossa Luennon sisältö Suoraviivainen liike integrointi Kinematiikkaa yhdessä dimensiossa Liikkeen ratkaisu kiihtyvyydestä
LisätiedotJohdatus reaalifunktioihin P, 5op
Johdatus reaalifunktioihin 802161P, 5op Osa 2 Pekka Salmi 1. lokakuuta 2015 Pekka Salmi FUNK 1. lokakuuta 2015 1 / 55 Jatkuvuus ja raja-arvo Tavoitteet: ymmärtää raja-arvon ja jatkuvuuden määritelmät intuitiivisesti
Lisätiedoty = 3x2 y 2 + sin(2x). x = ex y + e y2 y = ex y + 2xye y2
Matematiikan ja tilastotieteen osasto/hy Differentiaaliyhtälöt I Laskuharjoitus 2 mallit Kevät 219 Tehtävä 1. Laske osittaisderivaatat f x = f/x ja f y = f/, kun f = f(x, y) on funktio a) x 2 y 3 + y sin(2x),
LisätiedotMATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ (1 piste/kohta)
MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ 3.3.06. ( piste/kohta) Sivu / 8 Kohta Vaihtoehdon numero A B C D E F 3. a) Ainakin yhdet sulut kerrottu oikein auki 6x 4x x( 3x) Ratkaistu nollakohdat sieventämisen lisäksi
LisätiedotH5 Malliratkaisut - Tehtävä 1
H5 Malliratkaisut - Tehtävä Eelis Mielonen 30. syyskuuta 07 a) 3a (ax + b)3/ + C b) a cos(ax + b) + C a) Tässä tehtävässä päästään harjoittelemaan lukiosta tuttua integrointimenetelmää. Ensimmäisessä kohdassa
LisätiedotNumeeriset menetelmät TIEA381. Luento 12. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 12 () Numeeriset menetelmät / 33
Numeeriset menetelmät TIEA381 Luento 12 Kirsi Valjus Jyväskylän yliopisto Luento 12 () Numeeriset menetelmät 25.4.2013 1 / 33 Luennon 2 sisältö Tavallisten differentiaaliyhtälöiden numeriikasta Rungen
LisätiedotLuento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt
Luento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt Suoraviivainen liike integrointi Digress: vakio- vs. muuttuva kiihtyvyys käytännössä Kinematiikkaa yhdessä dimensiossa taustatietoa ELEC-A3110 Mekaniikka
LisätiedotLuento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho
Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 1 / 23 Luennon sisältö Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 2 / 23 Johdanto Energia suure, joka voidaan muuttaa muodosta toiseen,
LisätiedotLuonnollisten lukujen laskutoimitusten määrittely Peanon aksioomien pohjalta
Simo K. Kivelä, 15.4.2003 Luonnollisten lukujen laskutoimitusten määrittely Peanon aksioomien pohjalta Aksioomat Luonnolliset luvut voidaan määritellä Peanon aksioomien avulla. Tarkastelun kohteena on
LisätiedotMS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 4: Derivaatta
MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 4: Derivaatta Pekka Alestalo, Jarmo Malinen Aalto-yliopisto, Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 21.9.2016 Pekka Alestalo, Jarmo
Lisätiedot1 Di erentiaaliyhtälöt
Taloustieteen mat.menetelmät syksy 2017 materiaali II-5 1 Di erentiaaliyhtälöt 1.1 Skalaariyhtälöt Määritelmä: ensimmäisen kertaluvun di erentiaaliyhtälö on muotoa _y = F (y; t) oleva yhtälö, missä _y
Lisätiedotl 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja
MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy 7. Millä reaaliluvun arvoilla a) 9 =, b) + 5 + +, e) 5?. Kirjoita Σ-merkkiä käyttäen summat 4, a) + + 5 + + 99, b) 5 + 4 65 + + n 5 n, c) +
LisätiedotMustan kappaleen säteily
Mustan kappaleen säteily Musta kappale on ideaalisen säteilijän malli, joka absorboi (imee itseensä) kaiken siihen osuvan säteilyn. Se ei lainkaan heijasta eikä sirota siihen osuvaa säteilyä, vaan emittoi
LisätiedotDerivaatta: Johdanto. Jatkuvan funktion arvojen muuttumisnopeutta voidaan mitata tangentin kulmakertoimella eli derivaatan arvolla (jos olemassa).
Derivaatta: Johdanto Kuva: Tangentteja. Jatkuvan funktion arvojen muuttumisnopeutta voidaan mitata tangentin kulmakertoimella eli derivaatan arvolla (jos olemassa). Derivaatta: Määritelmä (1/2) Sekantin
Lisätiedot13. Taylorin polynomi; funktioiden approksimoinnista. Muodosta viidennen asteen Taylorin polynomi kehityskeskuksena origo funktiolle
13. Taylorin polynomi; funktioiden approksimoinnista 13.1. Taylorin polynomi 552. Muodosta funktion f (x) = x 4 + 3x 3 + x 2 + 2x + 8 kaikki Taylorin polynomit T k (x, 2), k = 0,1,2,... (jolloin siis potenssien
Lisätiedot6.8 Erityisfunktioiden sovelluksia
6.8 Erityisfunktioiden sovelluksia Tässä luvussa esitellään muutama esimerkki, joissa käytetään hyväksi eksponentti-, logaritmi- sekä trigonometrisia funktioita. Ensimmäinen esimerkki juontaa juurensa
Lisätiedotf(x, y) = x 2 y 2 f(0, t) = t 2 < 0 < t 2 = f(t, 0) kaikilla t 0.
Ääriarvon laatu Jatkuvasti derivoituvan funktion f lokaali ääriarvokohta (x 0, y 0 ) on aina kriittinen piste (ts. f x (x, y) = f y (x, y) = 0, kun x = x 0 ja y = y 0 ), mutta kriittinen piste ei ole aina
Lisätiedotl 1 2l + 1, c) 100 l=0
MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy 5. Millä reaaliluvun arvoilla a) 9 =, b) 5 + 5 +, e) 5?. Kirjoita Σ-merkkiä käyttäen summat 4, a) + + 5 + + 99, b) 5 + 4 65 + + n 5 n, c)
LisätiedotH7 Malliratkaisut - Tehtävä 1
H7 Malliratkaisut - Tehtävä Eelis Mielonen 7. lokakuuta 07 a) Palautellaan muistiin Maclaurin sarjan määritelmä (Taylorin sarja origon ympäristössä): f n (0) f(x) = (x) n Nyt jos f(x) = ln( + x) saadaan
LisätiedotLAUSEKKEET JA NIIDEN MUUNTAMINEN
LAUSEKKEET JA NIIDEN MUUNTAMINEN 1 LUKULAUSEKKEITA Ratkaise seuraava tehtävä: Retkeilijät ajoivat kahden tunnin ajan polkupyörällä maantietä pitkin 16 km/h nopeudella, ja sitten vielä kävelivät metsäpolkua
LisätiedotViikon aiheet. Funktion lineaarinen approksimointi
Viikon aiheet Funktion ääriarvot Funktion lineaarinen approksimointi Vektorit, merkintätavat, pituus, yksikkövektori, skalaarilla kertominen, kanta ja kannan vaihto Funktion ääriarvot 6 Väliarvolause Implisiittinen
LisätiedotKompleksiluvun logaritmi: Jos nyt z = re iθ = re iθ e in2π, missä n Z, niin saadaan. ja siihen vaikuttava
Kompleksiluvun logaritmi: ln z = w z = e w Jos nyt z = re iθ = re iθ e inπ, missä n Z, niin saadaan w = ln z = ln r + iθ + inπ, n Z Logaritmi on siis äärettömän moniarvoinen funktio. Helposti nähdään että
Lisätiedot